Сравнение производительности NCM LFP и LFMP

1. Что такое фосфат лития, железа и марганца?

Литий-железо-марганцевый фосфат представляет собой новый катодный материал, полученный путем легирования литий-железо-фосфата определенным количеством элемента марганца. Поскольку ионные радиусы и некоторые химические свойства элементов марганца и железа схожи, фосфат лития-железа-марганца и фосфат лития-железа схожи по структуре, и оба имеют структуру оливина. С точки зрения плотности энергии литий-железо-марганцевый фосфат превосходит литий-железо-фосфат, поэтому его считают «модернизированной версией литий-железо-фосфата».

Литий-железо-марганцевый фосфат может преодолеть узкое место в плотности энергии, свойственное литий-железо-фосфату. В настоящее время максимальная плотность энергии фосфата лития-железа стабилизировалась на уровне 161–164 Втч/кг. Применение литий-железо-марганцево-фосфатного материала на основе фосфата с более высокой плотностью энергии может помочь преодолеть узкое место в плотности энергии, связанное с литий-железо-фосфатом, открывая тем самым возможности для индустриализации.

Литий-железо-марганцево-фосфатный материал имеет преимущества в плотности энергии, безопасности, низкотемпературных характеристиках и стоимости.

2. Сравнение производительности NCM, LFP и LFMP.

Сравнительная таблица производительности

Плотность энергии: NCM (с высоким содержанием никеля) > LMFP > LFP

Марганцевый элемент имеет преимущество высокого напряжения. Литий-железо-марганцевый фосфат легирован марганцем на основе литий-железофосфата для увеличения напряжения платформы с 3,4В до 4,1В. Высокое напряжение обеспечивает высокую плотность энергии. Плотность энергии LMFP на 15–20% выше, чем у LFP. Плотность энергии LMFP может достигать уровня NCM 523 или даже NCM 622, что имеет значительные преимущества перед LFP.

Безопасность: LFP ≈ LMFP > NCM

Кристалл LMFP имеет гексагональную плотноупакованную структуру. Самым большим преимуществом этой конструкции является ее хорошая устойчивость. Даже если все ионы лития отделятся во время зарядки, проблемы структурного разрушения не возникнет. В то же время атомы P в материале образуют тетраэдры PO4 за счет прочных ковалентных связей PO, а атомам O трудно выйти из структуры, поэтому материал обладает очень высокой безопасностью и стабильностью.

Характеристики при низких температурах: NCM > LMFP > LFP

Nano-LFP имеет коэффициент сохранения емкости около 67% при -20 степени, в то время как LMFP может поддерживать емкость 71%. При смешивании с материалами NCM с массовой долей 15% степень удерживания может достигать 74%.

Себестоимость производства: NCM > LFP Больше или равна LMFP

С материальной стороны мир богат запасами марганцевой руды, а стоимость LMFP и LFP практически одинакова. Стоимость производства LMFP примерно на 10% дороже, чем LFP, но плотность энергии LMFP может быть увеличена на 15%. Благодаря последующей модернизации технологий и сырья себестоимость производства в будущем будет как минимум на 10% ниже, чем у LFP.

Сравнение проводящих свойств NCM, LFP и LFMP

3. Что является самым узким местом в производстве литий-железо-марганцевого фосфата?

Литий-железо-марганец-фосфат имеет дефекты в скорости, цикличности и т. д., что препятствует развитию индустриализации. Проводимость и скорость диффузии ионов лития низкие, а производительность относительно низкая.

Кристаллическая структура: Хотя гексагональная плотноупакованная структура фосфата лития, железа и марганца безопасна и стабильна, в материале нет непрерывной сети октаэдров с общими краями FeO6 (MnO6), но она соединена через тетраэдры PO4. Следовательно, он не может образовывать непрерывную структуру Co-O-Co, как материалы из оксида лития-кобальта. Материал имеет плохую проводимость и плохие характеристики сильноточного разряда. Более того, эти многогранники образуют взаимосвязанную трехмерную структуру, ограничивающую движение ионов лития в одномерных каналах.

Металлические свойства: Элемент марганца имеет относительно слабую проводимость. Энергетическая щель перехода электронов в фосфате лития-железа-марганца достигает 2 эВ (энергетическая щель перехода фосфата лития-железа составляет 0,3 эВ), что имеет недостатки низкой проводимости и подвижности ионов.